O que vou mostrar a vocês
são máquinas moleculares admiráveis
que criam o tecido vivo de seu corpo.
Moléculas são realmente minúsculas.
e por minúsculas,
quero dizer muito minúsculas.
São menores que o comprimento
da onda de luz,
assim, não é possível
observá-las diretamente.
Mas, através da ciência,
temos uma ideia razoavelmente boa
do que acontece na escala molecular.
Nós podemos falar sobre as moléculas,
mas não temos um meio direto
de lhes mostrar as moléculas.
Um modo de fazer isso
é desenhar figuras.
E essa ideia não é nada nova.
Cientistas sempre criaram figuras
como parte de seu processo
de raciocínio e descoberta.
Eles desenham figuras daquilo
que observam com os olhos,
através de tecnologias
como telescópios e microscópios,
e também sobre o que estão refletindo.
Escolhi dois exemplos bem conhecidos,
pois são famosos por expressar
a ciência através da arte.
E começo com Galileu
que usou o primeiro telescópio
do mundo para observar a Lua.
E ele transformou
nossa compreensão da Lua.
A percepção, no século 17, era de que
a Lua era uma esfera celestial perfeita.
Mas o que Galileu viu foi
um mundo rochoso e árido
que ele expressou através de aquarela.
Outro cientista com grandes ideias,
estrela da Biologia, é Charles Darwin,
com o famoso registro em seu caderno,
ele começa no topo do canto esquerdo
com "Eu penso", então rascunha
a primeira árvore da vida,
que é a percepção dele
de como todas as espécies,
todas as coisas vivas na Terra, estão
conectadas pela história da evolução.
A origem das espécies
através da seleção natural
e a divergência
de uma população ancestral.
Mesmo sendo cientista, eu costumava
ir a palestras de biólogos moleculares
e as achava totalmente incompreensíveis,
com toda aquela linguagem técnica
e jargões extravagantes
que usavam na descrição de seus trabalhos,
até que conheci a arte de David Goodsell,
um biólogo molecular no Instituto Scripps.
E seus desenhos são precisos
e estão em escala.
E seu trabalho iluminou para mim
como é o mundo molecular dentro de nós.
Esta é uma transeção do sangue.
No canto superior esquerdo, temos
essa área verde-amarela,
que são os fluidos do sangue,
predominantemente água,
mas há também anticorpos, açúcares,
hormônios, esse tipo de coisas.
A região vermelha é o corte
de uma célula sanguínea,
E essas moléculas vermelhas
são hemoglobina.
São bem vermelhas,
é o que dá ao sangue sua cor.
E a hemoglobina atua
como uma esponja molecular
que absorve o oxigênio em seus pulmões
e o carrega para outras partes do corpo.
Fui muito inspirado
por esta imagem muitos anos atrás,
e imaginava se poderíamos representar
o mundo molecular com computação gráfica.
Como seria ele?
E foi assim que eu comecei,
então, vamos começar.
Isto é o DNA em sua forma
clássica de dupla espiral.
E vem da cristalografia de raio X,
portanto é um modelo preciso de DNA.
Se desenrolamos a espiral dupla
e separamos os dois filamentos,
vemos essas coisas que parecem dentes.
Elas são as letras do código genético,
os 25 mil genes que temos escritos no DNA.
Esse é o código genético a que se referem.
Mas quero falar sobre um aspecto
diferente da ciência do DNA,
que é a natureza física do DNA.
São esses dois filamentos
que correm em direções opostas
por razões que não vou comentar agora,
Mas, eles correm em direções opostas,
o que cria uma série de complicações
para suas células vivas,
como vão ver,
mais especificamente
quando o DNA está sendo copiado.
O que vou mostrar a vocês
é uma representação precisa
da máquina de replicação do DNA que está
ocorrendo agora dentro de seu corpo,
no mínimo, biologia 2002.
Assim, o DNA está entrando
na linha de produção do lado esquerdo,
e atinge essas máquinas
bioquímicas em miniatura,
que estão rompendo o filamento
de DNA e fazendo uma cópia exata.
Assim, o DNA entra e atinge
a estrutura azul em forma de rosquinha
e é separado em dois filamentos.
Um filamento pode ser copiado diretamente,
e podemos ver essas coisas
se enrolando aqui na base.
Mas não é tão simples
para o outro filamento
porque ele deve ser copiado
de trás para frente.
Ele é ejetado repetidamente nesses laços
e copiado uma parte por vez,
criando duas novas moléculas de DNA.
Você tem bilhões dessas máquinas
trabalhando agora dentro de você,
copiando seu DNA com primorosa fidelidade.
É uma representação precisa,
e está muito próxima da velocidade correta
para o que ocorre dentro de você.
Deixei de lado a correção
de erros e outras coisas.
(Risos)
Obrigado.
(Aplausos)
Isto foi trabalho de vários anos atrás,
mas o que vou mostrar a seguir
é ciência e tecnologia atualizada.
Novamente, começamos com o DNA,
e está se movimentando ali
por causa da sopa de moléculas ao redor,
que retirei para que
pudessem ver alguma coisa.
O DNA tem aproximadamente dois
nanômetros, o que é bem pequeno.
Mas em cada uma de suas células,
cada filamento do DNA tem
a extensão de aproximadamente
30 a 40 milhões de nanômetros.
Para manter o DNA organizado
e regular o acesso ao código genético,
ele é envolvido por essas proteínas roxas
Ele é embalado e empacotado.
Todo esse campo de visão
é um único filamento de DNA.
Esse enorme pacote de DNA
é chamado de cromossomo.
E voltaremos aos cromossomos em um minuto.
Estamos partindo, estamos saindo
através de um poro nuclear,
que é o acesso a esse compartimento
que contém todo o DNA chamado núcleo.
Todo esse campo visual
vale aproximadamente um semestre
de biologia, e eu levei sete minutos.
Não vamos conseguir fazer isso hoje?
Disseram-me: "Não".
É assim que uma célula viva
parece à luz do microscópio.
Está sendo filmada em aceleração,
por isso podem vê-la se movendo.
O envoltório nuclear se rompe.
Essas coisas em forma de linguiça
são os cromossomos, e vamos focá-los.
Eles passam por essa
movimentação impressionante
que foca esses pequenos pontos vermelhos.
Quando a célula sente que está pronta,
ela rasga o cromossomo.
Um conjunto de DNA vai para um lado,
o outo lado fica com o outro conjunto
de DNA: cópias idênticas de DNA.
Então a célula se divide ao meio.
Novamente, você tem bilhões de células
sendo submetidas a esse processo
agora dentro de você.
Vamos rebobinar e focar
apenas os cromossomos
e observar sua estrutura e descrevê-la.
Aqui estamos no momento da divisão.
Os cromossomos se alinham,
e isolamos apenas um deles,
o extraímos e observamos sua estrutura.
Esta é uma das maiores estruturas
moleculares que temos dentro de nós,
pelo menos é o que descobrimos até agora.
Este é um único cromossomo.
E temos dois filamentos de DNA
em cada cromossomo.
Um é empacotado numa linguiça,
O outro é empacotado na outra linguiça.
Essas coisas que parecem
bigodes saindo de cada lado
são as estruturas dinâmicas
de sustentação da célula
chamadas microtúbulos
e esse nome não é importante.
Mas vamos focar essa região vermelha,
eu a rotulei de vermelha aqui,
a interface entre a estrutura dinâmica
de sustentação e os cromossomos.
Obviamente ela é fundamental
para o movimento dos cromossomos.
Não temos ideia de como
ela realiza esse movimento.
Temos estudado essa orbe cinética
por mais de 100 anos com estudos intensos,
e ainda estamos começando
a descobrir o que significa.
Ela é feita de cerca de 200 tipos
diferentes de proteínas,
milhares de proteínas no total.
É um sistema de transmissão de sinais,
que transmite através de sinais químicos
dizendo ao restante
da célula quando está pronta,
quando ela sente que tudo está alinhado
e pronto para a separação dos cromossomos.
Ela consegue se juntar aos microtúbulos
que estão crescendo e encolhendo,
e está envolvida com
o crescimento dos microtúbulos,
podendo transitoriamente se juntar a eles.
É também um sistema
de sensoriamento de atenção,
podendo perceber
quando a célula está pronta,
quando o cromossomo
está posicionado corretamente.
Está se tornando verde aqui,
porque percebe que tudo está correto.
E vão ver, há este último pedacinho
que ainda permanece vermelho.
E ele se afastou dos microtúbulos.
Esse é o sistema de transmissão
de sinais enviando o sinal de parada.
E ele se afastou; é bem mecânico mesmo.
É a máquina molecular.
É assim que trabalhamos
na escala molecular.
Então, com um pouquinho
de atração molecular,
temos cinesina, que são aquelas laranja,
pequenos mensageiros
que caminham numa direção.
E aqui está a dineína, que carrega
o sistema de transmissão,
com pernas longas para
que possam ultrapassar obstáculos.
Novamente, isso tudo é
precisamente derivado da ciência.
O problema é que não podemos
mostrar isso de nenhuma outra maneira.
Explorar na fronteira da ciência,
na fronteira da compreensão humana,
é alucinante.
Descobrir esta matéria é,
certamente, um incentivo agradável
pra trabalhar com ciência.
Mas muitos pesquisadores médicos...
descobrir essas coisas
é simplesmente um passo ao longo
do caminho para as grandes metas,
que são erradicar doenças,
eliminar sofrimento e miséria
que a doença causa
e tirar as pessoas da pobreza.
Obrigado.
(Aplausos)